12. Классы вычислительных машин

• Суперкомпьютеры используются для сложных расчетов в аэродинамике, метеорологии, космических и физических исследованиях, экономике и финансовом управлении. Обладают самым высоким быстродействием и имеют огромные вычислительные мощности.

• Мейнфреймы - высокопроизводительные компьютеры со значительным объёмом оперативной и внешней памяти, предназначенные для организации централизованных хранилищ данных большой ёмкости и выполнения интенсивных вычислительных работ; способны поддерживать больше одновременно работающих программ, чем суперкомпьютеры, и одновременную работу сотен и тысяч пользователей, выполняют задачи по интеграции больших неоднородных компьютерных комплексов, выглядящих с точки зрения пользователя единым компьютером

• Мини-компьютеры используются при управлении предприятиями и организациями. К ним относятся серверы высокого уровня, являющиеся центральными компьютерами в сетях предприятия и управляющие локальными сетями

• Микрокомпьютеры– это самые массовые модели вычислительных машин. К ним относятся персональные компьютеры настольного и мобильного исполнения. Данный класс может использоваться в качестве рабочих станций, компьютеров для офиса или дома.

13. Основные принципы организации компьютера. Архитектура фон Неймана

Основные принципы, положенные в основу вычислительной машины, которая могла бы хранить программу в своей памяти, были сформулированы американским математиком Джоном фон Неймананом в 1945 г. Принципы были сформулированы в докладе, который был разослан многим ученым и получил широкую известность.

Джон фон Нейман выделил пять базовых элементов компьютера:

• арифметико-логическое устройство (АЛУ),

• устройство управления (УУ),

• запоминающее устройство,

• система ввода информации,

• система вывода информации

14. Общая структура компьютера. Принципы джона фон неймана

• Центральный процессор (ЦП) – управляет функционированием всей системы и выполняет обработку данных.

• Оперативная память (ОП) – хранит исходные данные и всю необходимую информацию для обработки данных.

• Устройства ввода-вывода (УВВ) – перемещают данные между компьютером и окружающей средой в обе стороны.

• Системные внутренние связи – некоторый механизм, обеспечивающий обмен информацией между ЦП, ОП, УВВ.

Принципы неймана

• Принцип двоичного кодирования.

• Принцип программного управления - ЦП выполняет программу, состоящую из набора команд.

• Принцип однородности памяти – над данными любого типа (число, текст, команда) могут быть выполнены одни и те же действия.

• Принцип адресности – ОП состоит из ячеек, каждая из которых имеет свой адрес.

• Принцип линейности памяти – память имеет линейную структуру, т.е. представляет собой вектор.

15. Назначение и функции основных устройств компьютера.

ЦП (CPU – central processing unit) - центральное вычислительное устройство , отвечающее за выполнение арифметических операций, заданных программами операционной системы, и координирующее работу всех устройств компьютера.

Современные ЦП, выполняемые в виде отдельных микросхем (чипов), называют микропроцессорами.

• Устройство управления (УУ) – принимает сигналы, поступающие от внешних устройств (клавиатуры, мыши и др.), обрабатывает их и сообщает другим устройствам, какие действия необходимо выполнить в соответствии с принятыми сигналами, к примеру, отобразить на экране символ.

• Арифметическо-логическое устройство (АЛУ) – выполняет операции обработки данных, которые сводятся к сложению и умножению данных, расположенных в регистрах ЦП.

• Регистры – хранят данные текущей операции.

Регистр адреса – хранит адрес очередной ячейки ОП при выполнении команды записи или чтения.

Регистр данных – служит для временного хранения данных, записываемых в ОП или считываемых из ОП.

Регистр адреса устройства ввода-вывода (УВВ) – хранит код устройства ввода-вывода.

Регистр данных УВВ – хранит данные, передаваемые в УВВ или получаемые из УВВ.

Сумматор - регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции.

Счетчик команд - регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти.

Регистр команд - регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные - для хранения кодов адресов операндов. Пример: 01 20 24 2С

01 – код команды; 20 и 24 – адреса ячеек с исходными данными; 2C – адрес ячейки, куда будет записан результат.

• Внутренние связи – механизм, обеспечивающий совместную работу первых трех компонентов